где Qнас. – объемный расход воды (подача насоса), м3/с; r - плотность воды, кг/м3; Н – полный напор насоса, м (берется из технической характеристики); Кз – коэффициент запаса мощности, учитывающий возможности перегрузки во время работы насоса, Кз = 1,1 – 2,0; g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; hн – к.п.д. насоса согласно технической характеристике (для центробежных насосов hн = 0,4 – 0,6; для вихревых hн = 0,25 – 0,55); hп – к.п.д. передачи от двигателя к насосу (при прямом соединении с насосом hп = 1,0).
Воду необходимо подавать потребителям под определенным напором, называемым свободным напором Нсв. Для водоразборных точек на животноводческих фермах необходимый напор Нсв. = 4 ¸ 5 м (Нсв. = 40 - 50 кПа) обеспечивается водонапорной башней. Необходимая вместимость резервуара (м3) водонапорной башни равна:
Vрез = (0,15…0,20) Qмах. сут.,
Полученную вместимость резервуара округляем до стандартной (10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, и 50 м3).
Диаметр труб выбираем так, чтобы скорость воды в них не превышала 0;4 - 0,25 м/с. Диаметр труб (м) внешнего водопровода на начальном участке, на котором проходит все количество воды, определяется по формуле:
,где Qмах с – максимальный секундный расход воды, м3/с;
– скорость воды в трубах, м/с; Диаметр труб выбираем так, чтобы скорость воды в них не превышала 0,4-0,25 м/с. Диаметр труб (м) внешнего водопровода на начальном участке, на котором проходит все количество воды, определяем по формуле: .После определения диаметра трубопровода выбираем тип автопоилок и определяем необходимое их количество (n) на животноводческом комплексе:
,где m – количество животных, гол.; z – коэффициент, показывающий, на какое количество животных предназначена та или иная автопоилка.
Выбираем индивидуальную автопоилку одночашечную ПА-1А (рассчитана на обслуживание двух голов, применяется во всех зонах при привязном содержании крупного рогатого скота в коровниках, имеющих водопроводную сеть [1, с.252]).
Тогда
Пользуясь таблицей часового расхода воды (в процентах) (табл. 1), строим в масштабе график суточного расхода воды.
Таблица 1
Примерный режим расходования воды на животноводческих
фермах по часам суток
Часы суток | 0-1 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 7-8 | 8-9 | 9-10 | 10-11 | 11-12 | 12-13 | 13-14 | 14-15 | 15-16 | 16-17 | 17-18 | 18-19 | 19-20 | 20-21 | 21-22 | 22-23 | 23-24 |
Часовой расход, % | 3,1 | 2,1 | 1,9 | 1,7 | 1,9 | 1,9 | 3,3 | 3,5 | 6,1 | 9,1 | 8,6 | 2,9 | 3,3 | 4,3 | 4,8 | 2,9 | 10,0 | 4,8 | 2,9 | 3,1 | 2,6 | 6,5 | 5,3 | 6,4 |
При построении графика по оси ординат откладываем в выбранном масштабе расход воды за каждый час (л/ч) (в процентном отношении от максимального суточного расхода), т.е.
,а по оси абсцисс – часы суток (рис. 1).
Рис. 1. График расходования воды на животноводческом комплексе по часам суток
Установлено, что во все времена года в животноводческих помещениях действуют различные вредные факторы, к которым можно отнести большие или недостаточные количества теплоты, влаги и углекислого газа. В зависимости от наружных условий (в основном от температуры наружного воздуха) тот или иной фактор может быть преобладающим. Так, для типовых животноводческих и птицеводческих помещений в регионах с наружной температурой от – 10 до – 20 ºС наибольшее отрицательное воздействие оказывает влага, с температурой ниже – 20 °С - углекислый газ, с температурой – 10 °С и выше - теплота. Поэтому воздухообмен в животноводческих помещениях в холодный (отапливаемый) период года рассчитывают, исходя из условий удаления избытков углекислого газа и выделяющихся водяных паров, а в переходный и теплый (летний) периоды года - избытков теплоты и влаговыделений.
Воздухообмен, м3/ч, необходимый для поддержания допустимой концентрации углекислого газа, определяем по формулам:
;
где nж и nПТ – число животных, голов; Сж - количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч; С1 – предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещении, л/м3 (С1=1,5); С2 – концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе л/м3 (С2=0,3).
Воздухообмен, м3/ч, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе водяных паров,
,где W – общее количество влаги, выделяемое в помещении (учитывается количество влаги, выделяемое животными при дыхании, а также суммарное влаговыделение с открытой и смоченной поверхностей в помещении), г/ч;
ρ – плотность воздуха, равная 1,2 кг/м3;
dв и dн – влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха, определяемое по HD - диаграмме, г/кг сухого воздуха.
Влаговыделения в животноводческих помещениях
,где Wж – расход водяных паров, выделяемых животными;
WИСП - расход испаряющейся с поверхности влаги, равный сумме расходов WС.П. (со свободной поверхности) и WМ.П. (со смоченной (мокрой) поверхности). К свободной открытой водной поверхности в животноводческих помещениях относят площадь водной поверхности открытых баков с водой для гидросмыва навоза, автопоилок, водное зеркало навозного лотка и пр. Смоченными считают поверхности глубокой подстилки, вертикальных стен навозного лотка до водного зеркала, решетчатого пола и т. д. Влаговыделения со свободной поверхности
,где ωС.П.·– удельное влаговыделение, г/(ч/м2);
АС.П. – свободная поверхность, м2.
Количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности пола и стен:
,где ωМ.П.·– удельное влаговыделение, г/(ч·м2);
АМ.П. – смоченная поверхность, м2.
.Тогда влаговыделения в животноводческом помещении
.Воздухообмен, м3/ч, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе водяных паров,
,Из двух расчетных значений расходов вентиляционного воздуха VСО2 и Vw принимаем наибольшее - VСО2=15000. После этого устанавливаем расход воздуха, приходящийся на 1 т живой массы животных. Если полученное значение окажется меньше нормативного регулируемого воздухообмена на 1 т живой массы животных, то в качестве расчетного значения воздухообмена следует принимать нормативное.
Для характеристики воздухообмена воспользуемся понятием кратности воздухообмена, которая указывает на число смен воздуха в помещении в течение часа:
где Vв – расход вентиляционного воздуха, м3/ч;
Vс – строительный объем помещения, м3.
Для взрослого поголовья при кратности n < 3 выбираем естественную вентиляцию Для холодного периода года в животноводческих помещениях n = 3...5.
При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур внутри и снаружи помещения. Движение воздуха из помещения и в помещение осуществляется через неплотности окон и дверных проёмов, а также по специально устанавливаемым проточно-вытяжным шахтам и каналам. Сечение вытяжных и приточных каналов определим по формуле: